ISO/TS 19159-4:2022 地理情報 — リモートセンシング画像センサーとデータのキャリブレーションと検証 — Part 4: 宇宙搭載パッシブマイクロ波放射計 | ページ 6

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

3 用語と定義

このドキュメントでは、次の用語と定義が適用されます。

ISO および IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。

3.1

アンテナビーム幅

半乗全幅

パワービーム幅の半分

アンテナのパターン (電力単位) が最大値の半分になる全角

注記 1:技術慣習では、これは「3 dB ビーム幅」としても知られています。

3.2

アンテナ主ビーム効率

ηMM

主ビーム(3.29) から受信した総放射エネルギーの割合。アンテナが受信した総電力に対する「メインローブ」内で受信した電力の比として定義される。

注記 1:ηMは、次の式を使用して計算されます。

mml_m1

どこ
F nアンテナパターンです。
θ仰角です。
φは方位角です。
微分立体角です。
Y主な賞賛値です。

注記2 メインビーム(3.29) はメインローブとも呼ばれる。

3.3

アンテナ出力温度

TA, アウト

アンテナが収集するのと同じ雑音電力を受信機に供給する補正インピーダンスの物理温度。

注記 1:これには 2 つの用語が含まれます。アンテナのオーム効率によって減衰される環境から発生するノイズと、アンテナのオーム損失によって追加される熱ノイズです。レイリー ジーンズの近似では、次の式が適用されます。

mml_m2

どこ
TAはアンテナ開口温度です。
Tpはアンテナの物理温度です。
mml_m3オーム損失です。
ηΩ__アンテナの抵抗効率です。
注記 2:アンテナ出力温度 ( TA,out ) は、次の式に示すように、受信機の入力ノイズ温度に関連しています。

mml_m4

どこ
Trec,inは受信機の入力ノイズ温度です。
hは板定数 (6,626 07×10 -34 J s) です。
vHz 単位の周波数です。
kはボルツマン定数 (1.380 648 52×10 -23 J/K) です。
eは自然対数の底です。

3.4

アンテナパターン

θ方向に放射される電場強度と最大ビーム方向に放射される電場強度の比

注記1:マイクロ波放射測定では,これはアンテナによって生成される電磁界を特徴付ける量 (通常は電力束密度または放射強度に比例するか等しい) の空間分布です。

[出典:ISO/TS 19159-3:2018, 3.2, 修正 — エントリに注 1 を追加]

3.5

アンテナ放射効率

ηll

総放射電力をアンテナが受け入れた総電力で割った比率

注記 1:これは、アンテナの放射抵抗 ( Rrad ) を、アンテナの放射抵抗とアンテナのオーム抵抗 ( RΩ ) の合計で割った比にも等しく、次の式で説明されます。

mml_m5

どこ
P_総放射電力です。
P_はアンテナが受け入れる総電力です。
Rラドはアンテナの放射抵抗です。
R_はアンテナのオーム抵抗です。

注記 2:アンテナ放射効率 ( ηl ) は、オーミック効率 ( ηΩ ) とも呼ばれます。

3.6

アンテナサイドローブ

主ビーム(3.29) から離れたアンテナ放射パターン。主ビームに含まれないアンテナ応答パターンの一部として定義される。

3.7

アンテナ温度

TA

アンテナで受信される電力に相当する温度 (K)、またはアンテナが収集するのと同じノイズ電力を整合受信機に提供する「アンテナ放射抵抗」の物理温度 (K)

3.8

態度

その物体の座標系の軸と外部座標系の軸の間の角度によって記述される物体の方向

[出典:ISO 19116:2019, 3.3, 修正 — エントリの注 1 を削除]

3.9

黒体負荷

特定の周波数範囲内で 完全な黒体 (3.30) に非常に近い特性を持つマイクロ波負荷

3.10

黒体の輝き

I、v

次の式 (周波数空間) に示すように、プランク関数 (波長空間または周波数のいずれか) を吸収体温度Twに適用することによって決定される吸収体の物理的放射輝度:

mml_m6

どこ
Tw吸収体の温度です。
hは板定数 (6,626 07×10 -34 J s) です。
vHz 単位の周波数です。
cは光速 (2,997 925×10 8 m/s)
kはボルツマン定数 (1.380 648 52×10 -23 J/K) です。
eは自然対数の底です。

注記 1定数は 完全黒体 (3.30) に関して定義される。

3.11

ボアサイト

慣性計測ユニット (IMU) と全地球航法衛星システム (GNSS) を搭載したライダー センサー システムのキャリブレーションにより、その位置と方向を正確に決定または確立します。

注記1:マイクロ波放射測定では,ボアサイトは通常,指向性の高いアンテナの最大ビーム方向を特徴付けるために使用される。

[SOURCE:ISO/TS 19159-2:2016, 4.4, modified — エントリへの元の注記 1 が削除され、エントリへの新しい注記 1 に置き換えられました。]

3.12

輝度温度

TB

プランクの放射の法則から導き出すことができる、同じ波長で同じ量の放射を放出する仮想的な黒体の温度 (K) に関する放射の記述尺度。

注記1:レイリー・ジーンズ極限では,放射計が受信する単位帯域幅あたりのマイクロ波電力P (3.33) は次のとおりです。

注記2P =k T B

注記 3where k はボルツマン定数 ( k = 1.380 648 52×10 -23 J/K) です。

注記 4:マイクロ波の周波数範囲では、プランクの放射法則はレイリー ジーンズの公式で十分に近似できます。通常、マイクロ波放射計は次のように定義されるレイリー・ジーンズ等価輝度温度を使用します。

mml_m7

どこ
mml_m8はレイリー・ジーンズ等価輝度温度です。
vHz 単位の周波数です。
cは光速 (2,997 925×10 8 m/s)
kはボルツマン定数 (1.380 648 52×10 -23 J/K) です。
Iv輝きです。

3.13

輝度温度感度

アンテナ集光開口に入射する 輝度温度(3.12) の検出可能な最小変化。

注記 1:この文書の目的のために、ノイズ等価デルタ温度 (NEDT) 値は、アンテナが 300 K の均一で安定したものを見ているときの K での 放射計 (3.33) 出力の標準偏差として定義されるものとします。目標。マイクロ波放射計の場合、これは 放射分解能 (3.34) とも呼ばれます。

注記 2感応度に関する計算式を D.2 に示す。

3.14

較正

既知の制御信号入力に対するシステムの応答を定量的に定義するプロセス

[出典:ISO/TS 19101-2:2018, 3.2]

3.15

校正式

一次測定値と 放射計の測定値(3.33) ,例えば 輝度温度(3.12) を,出力などの補助測定量や標準値などの校正量に関連付ける式。

3.16

共偏波

主 偏光(3.31) で検出される 主ビーム(3.29) 内の総パワーの割合

3.17

宇宙マイクロ波背景

CMB

すべての方向でほぼ完全に均一に観測されるマイクロ波領域の等方性放射

注記 1:この放射線は、宇宙の歴史の初期に宇宙から放出された放射線であると理解されています。

注記2マイクロ波からサブミリ波帯で動作するマイクロ波放射計の校正にCMBを使用するには,次の式に従って 輝度温度(3.12) TB変換する必要がある。

mml_m9

どこ
hはプランク定数 (6.626 07×10 -34 J s) です。
vHz 単位の周波数です。
kはボルツマン定数 (1.380 648 52×10 -23 J/K) です。
Tcは宇宙背景温度 (2.736 ± 0.017 K) です。
eは自然対数の底です。

3.18

クロスキャリブレーション

ある計器の測定値を、通常は十分に校正され、基準として機能する別の計器に関連付けるプロセス。

注記 1:同じ期間に動作する計測器の相互較正には、計測器が同じ視野角から同じ時間に同じ地球シーンを見ているときに計測器の出力が比較されるように、慎重に配置する必要があります。

3.19

交差分極

直交偏光で検出されるメインビーム内の総パワーの割合

3.20

実効黒体輝度温度

検討中のものと同じ分光輝度密度または分光放射輝度密度を生成する完全吸収体の物理温度。

3.21

放射率

同じ温度での理想的な黒体源のエネルギーに対する放射面から放射されるエネルギーの比率

3.22

エンドツーエンドのキャリブレーション

〈マイクロ波放射計の〉 放射計(3.33) システム全体のユニットとしての校正。アンテナ開口部での入射放射輝度の既知の値に対する出力量(電圧,電力など)の値を観察することによって達成される。

3.23

実験標準偏差

同じ測定量の一連のn回の測定に対して、量s ( q k ) は、結果の分散を特徴付け、次の式で与えられます。

mml_m10

どこ
kk番目の測定結果です。
mml_m11考慮された n 個の結果の算術平均です。
n測定回数です。

注記 1分布のサンプルとして一連のn値を考慮すると、 mml_m14平均の実験的標準偏差と呼ばれます。

[出典:ISO/IEC Guide 98-3:2008 B.2.17, 修正 — 注記 3 および 4 を削除]

3.24

外部校正

放射計(3.33) の外側にあるターゲットからの基準信号を適用する校正方法。

注記1これらのターゲットが放射計のアンテナを照らす場合, 端から端までの校正(3.22) が得られる。

3.25

電力帯域幅の半分

パワー応答が最大値の半分になる周波数範囲

3.26

入射角

検出された要素からセンサーへのラインとローカル サーフェス法線 (接平面法線) の間の垂直角度

[出典:ISO/TS 19130-1:2018, 3.13]

3.27

瞬時視野

IFOV

角度空間で測定された、単一の検出素子によって見られる瞬間的な領域

[出典:ISO/TS 19130-2:2014, 4.36, modified — 認められた用語を追加]

3.28

直線性

直線としてグラフィカルに表現できることを意味する数学的関係または関数の特性

注記 1直線性に関する計算式を D.1 に示す。

3.29

メインビーム

主な賞賛

最大放射エネルギーwhere存在する放射場の大部分(最大放射の方向の周りの領域)

注記 1:メイン ビームは、アンテナ メイン ビーム効率の数学的計算のために、3 dB ビーム幅の 2.5 倍としても定義されます。

注記 2:主ビームの幅 (一般に「ヌルからヌルのビーム幅」と呼ばれる) は、隣接する最初のパターンのヌル (放射パターンの大きさがゼロ、負の無限大 dB) の間の角度スパンとして定義されます。主な賞賛。

3.30

完璧なブラックボディ

スペクトル放射密度 (またはスペクトル輝度密度Lf ) がプランクの式

mml_m15

どこ
vHz 単位の周波数です。
hプランク定数 (6.626 07×10 -34 J s);
kはボルツマン定数 (1.380 648 52×10 -23 J/K) です。
TK 単位の黒体の物理温度です。
cは光速 (2,997 925×10 8 m/s) です。
eは自然対数の底です。

3.31

分極化

放射、特に光の振動を単一平面に制限する

注記1:マイクロ波放射測定では,偏光の方向は,伝搬する電磁波の電場 (ほ​​とんどの場合E ) または磁場 ( H ) の方向によって定義される。

注記2一般的な楕円偏波の電磁平面波が伝搬する。 mml_m16方向は、次のようにフェーザー形式で表される電界を持つことができます。

mml_m17

どこ
mml_m19に垂直に向けられた単位ベクトルです。 mml_m21 ;
pqEEは電界の複素振幅です。 mml_m23それぞれ方向。
wnは伝播波の波数、 mml_m24 .

注記 3:垂直偏光と水平偏光は、楕円偏光の特定のケースです。

[SOURCE:ISO 19115-2:2019, 3.24, modified — エントリに注記を追加]

3.32

輝き

Iv

表面上の特定の方向の点、表面の要素の放射強度を、特定の方向に垂直な平面上のこの要素の正射影の面積で割ったもの

注記1:マイクロ波放射測定では,放射輝度は,立体角Ωによって定義される方向に垂直な単位面積当たりの単位立体角当たりの放射電力として表すことができる:

mml_m25

どこ
dP微分放射電力です。
微分立体角です。
mml_m26その中でmml_m27は、立体角によって定義される方向と面要素daの法線との間の角度です。

3.33

放射計

放射電磁電力を測定するために使用される、通常はアンテナ入力を備えた非常に感度の高い受信機

3.34

放射分解能

システム出力で検出できる入力 輝度温度(3.12) or 放射輝度(3.32) の最小変化。

注記1これは,次の式に示すように,全出力 放射計の理想式 (3.33) を用いて概算されることが多い。

mml_m28

どこ
mml_m29放射分解能です。
mml_m30は放射計システムの温度です。
Bは放射計システムの帯域幅です。
mml_m31は積分時間です。
放射分解能は、問題の特定の 放射計 (3.33) に適したこの式の変形から推定することもできます。

3.35

空間解像度

長軸及び/又は短軸の長さ 地表に投影された アンテナパターン(3.4) の 3 dB 等高線の直径。

注記 1: 2 つの軸の直径は異なる場合があります。

注記2 IFOV (3.27)も参照のこと。

3.36

スペクトル応答関数

SRF

異なる波長の単色放射に対するセンサーの相対感度

注記1マイクロ波 放射計(3.33) の場合,SRFは受信機のバンドパスBv )を指し,次の式に示すように,異なる入力電力レベルで周波数ごとに2回測定することによって決定できる:

mml_m32

どこ
mml_m33は出力電圧差です。
mml_m34は入力電力の差です。
vHz単位の周波数です。

3.37

スピルオーバー

フィード アンテナからの放射whereパラボラ アンテナの端の外側にあり、 メイン ビームに寄与しない状態 (3.29)

注記 1:スピルオーバー係数は 1− ΛPと書かれ、ここで,フィールドで測定できます。ΛPは、4π の全空間に対する地球内の アンテナ パターン (3.4) の比率です。

mml_m35

どこ
mml_m36共偏波アンテナ パターンです。
mml_m37交差偏波アンテナ パターンです。
微分立体角です。
Z地球です。

3.38

安定

測定器または測定システムがその計量特性を時間とともに一定に維持する能力。

3.39

ストークのパラメータ

単色または準単色放射の 偏光 (3.31) 状態を完全に記述する 4 つの実数のセット。

注記 1パラメータは集合的にストークス実数{ordered} として知られており、4 × 1 実数{ordered} である。

注記 2:ストークス パラメータは、ジョージ ストークス卿によって数学的に便利な代替手段として導入されました。 [1417]これらの 4 つのパラメータは、電界の水平および垂直に分極された成分に次のように関連付けられています。

mml_m38

どこ
Ev電界の垂直分極成分です。
Eh電界の水平分極成分です。
ストークス パラメータの単位は W/m 2です。最初のストークス パラメーター ( I ) は総放射電力密度を示し、2 番目のストークス パラメーター ( Q ) は 2 つの直線偏光成分間の電力密度の差を表します。 3 番目と 4 番目のストークス パラメーター ( UV ) は、これら 2 つのコンポーネント間の相関関係を表します。
注記3マイクロ波リモートセンシングでは、修正ストークスパラメータがよく使用される。レイリー ジーンズ近似では、 輝度温度 (3.12) の修正ストークス パラメーターは次の式で与えられます。 [19], [37]

mml_m39

>whereTvThT3およびT4は、それぞれ垂直および水平偏波と 3 番目および 4 番目のストークス パラメータであり、 Bは放射計システムの帯域幅です。

[SOURCE:ISO 12005:2003, 3.11, modified — 元の注記は削除され、差し替えられた。]

3.40

トレーサビリティ チェーン

測定結果を基準に関連付けるために使用される一連の測定標準及び 校正(3.14) 。

[出典:ISO/IEC Guide 99:2007, 2.42, modified — エントリへの注記が削除されました。]

3.41

真価

与えられた量の定義と一致する値

注記1:これは完全な測定によって得られる値です。ただし、この値は原則として、実際には認識できません。

[出典:ISO 17123-1:2014, 3.1.3]

3.42

二点校正

入力信号と 放射計(3.33) の出力応答との関係を,2 つの異なる入力刺激を用いて調整すること。

注記 1:線形受信機を想定すると、考えられるすべての入力信号レベルは、放射計の出力応答から取得できます。

注記2外部 エンドツーエンド校正(3.22) の場合,入力信号は放射計の アンテナ温度(3.7) に等しい。

3.43

不確実性

測定量に合理的に起因する可能性のある値の分散を特徴付ける、測定結果に関連付けられたパラメーター

注記1座標などの測定値の正確さまたは精度の品質が定量的に特徴付けられる場合、品質パラメータは測定結果の不確かさの推定値です。精度は定性的な概念であるため、定量的に使用すべきではありません。つまり、数値と関連付けてください。数値は、代わりに不確実性の尺度に関連付ける必要があります。

[出典:ISO 19116:2019, 3.28]

3.44

検証

システム出力から得られたデータ製品の品質を独立した手段で評価するプロセス

注記 1:この文書では、検証という用語は限定された意味で使用され、時間の経過に伴う変化を制御するための較正データの検証にのみ関連しています。

[出典:ISO 19101-2:2018, 3.41, 修正 — エントリに注記 1 を追加]

3.45

視野角

視線がディスプレイの画像面と交差する点whereおける、視線とディスプレイの表面に直交する線との間の角度。

[出典:ISO 9241-5:1998, 3.1]

3.46

代理校正

地表の自然または人工の場所を利用するセンサーの打ち上げ後のキャリブレーション

[出典:ISO/TS 19159-1:2014, 4.41]

参考文献

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[2]ISO 19105, 地理情報 — 適合性とテスト
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[6]ISO 19116:2019, 地理情報 — 測位サービス
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3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:

3.1

antenna beam width

half-power full width

half-power beam width

full angle at which the antenna's pattern (in power units) is at half its maximum value

Note 1 to entry: In engineering convention, this is also known as the"3 dB beam width."

3.2

antenna main-beam efficiency

ηM

fraction of the total radiant energy that is received from the main beam (3.29) , which is defined as the ratio of the power received within the"main lobe" to that of the total power received by the antenna

Note 1 to entry:ηM is calculated using the following formula:

mml_m1

where
Fnis the antenna pattern;
θis the elevation angle;
ϕis the azimuth angle;
is the differential solid angle;
Yis the main lobe value.

Note 2 to entry: Main beam (3.29) is also referred as main lobe.

3.3

antenna output temperature

TA,out

physical temperature of correctional impedance that delivers to the receiver the same noise power as the antenna collects

Note 1 to entry: This includes two terms: the noise coming from the environment attenuated by the antenna Ohmic efficiency and the thermal noise added by the antenna Ohmic losses. In the Rayleigh-Jeans approximation, the following formula applies:

mml_m2

where
TAis the antenna aperture temperature;
Tpis the physical temperature of the antenna;
mml_m3is the Ohmic loss;
ηΩis the Ohmic efficiency of the antenna.
Note 2 to entry: The antenna output temperature (TA,out) is related to the input noise temperature of the receiver as shown in the following formula:

mml_m4

where
Trec,inis the input noise temperature of the receiver;
his the Plank’s constant (6.626 07×10-34 J·s);
vis the frequency in Hz;
kis the Boltzmann’s constant (1.380 648 52×10-23 J/K);
eis the base of natural logarithm.

3.4

antenna pattern

ratio of the electronic-field strength radiated in the direction θ to that radiated in the beam-maximum direction

Note 1 to entry: In microwave radiometry, this is the spatial distribution of a quantity (usually proportional to or equal to power flux density or radiation intensity) that characterizes the electromagnetic field generated by an antenna.

[SOURCE:ISO/TS 19159-3:2018, 3.2, modified — Note 1 to entry added.]

3.5

antenna radiation efficiency

ηl

ratio of the total radiated power divided by the total power accepted by the antenna

Note 1 to entry: This is also equivalent to the ratio of the antenna radiation resistance (Rrad) divided by the sum of the antenna radiation resistance and the antenna Ohmic resistance (RΩ), as described in the following formula:

mml_m5

where
Pradis the total radiated power;
Pinis the total power accepted by the antenna;
Rradis the antenna radiation resistance;
RΩis the antenna Ohmic resistance.

Note 2 to entry: Antenna radiation efficiency (ηl ) is also called as Ohmic efficiency (ηΩ).

3.6

antenna sidelobe

antenna radiation pattern away from its main beam (3.29) , or defined as part of an antenna response pattern which is not contained in the main beam

3.7

antenna temperature

TA

temperature (K) equivalent of the power received with an antenna, or physical temperature (K) of the ‘antenna radiation resistance’ that delivers to a matched receiver the same noise power as the antenna collects

3.8

attitude

orientation of a body, described by the angles between the axes of that body’s coordinate system and the axes of an external coordinate system

[SOURCE:ISO 19116:2019, 3.3, modified — Note 1 to entry removed.]

3.9

blackbody load

microwave load with characteristics very close to those of a perfect blackbody (3.30) within a certain frequency range

3.10

blackbody radiance

Ibb,v

physical radiance of an absorber determined by applying Planck’s function (either in wavelength space or in terms of frequencies) to absorber temperature, Tw, as shown in the following formula (in frequency space):

mml_m6

where
Twis the temperature of the absorber;
his the Plank’s constant (6.626 07×10-34 J·s);
vis the frequency in Hz;
cis the velocity of light (2.997 925×108m/s);
kis the Boltzmann’s constant (1.380 648 52×10-23 J/K);
eis the base of natural logarithm.

Note 1 to entry: The constants are defined in terms of a perfect blackbody (3.30) .

3.11

boresight

calibration of a lidar sensor system, equipped with an inertial measurement unit (IMU) and a global navigation satellite system (GNSS), to accurately determine or establish its position and orientation

Note 1 to entry: In microwave radiometry, the boresight is usually used to characterize the beam-maximum direction of a highly directive antenna.

[SOURCE:ISO/TS 19159-2:2016, 4.4, modified — Original note 1 to entry deleted and replaced with new note 1 to entry.]

3.12

brightness temperature

TB

descriptive measure of radiation in terms of the temperature (K) of a hypothetical blackbody emitting an identical amount of radiation at the same wavelength, which can be derived from the Planck's radiation law

Note 1 to entry: In the Rayleigh-Jeans limit, the microwave power per unit bandwidth received by a radiometer, P, (3.33) is:

Note 2 to entry:P=k·TB

Note 3 to entry: where k is the Boltzmann’s constant (k= 1.380 648 52×10-23 J/K).

Note 4 to entry: For the frequency range of microwave, Planck's radiation law can be well approximated by the Rayleigh-Jeans formula. Usually the microwave radiometers use the Rayleigh–Jeans equivalent brightness temperature, which is defined as:

mml_m7

where
mml_m8is the Rayleigh–Jeans equivalent brightness temperature;
vis the frequency in Hz;
cis the velocity of light (2.997 925×108m/s);
kis the Boltzmann’s constant (1.380 648 52×10-23 J/K);
Ivis the radiance.

3.13

brightness temperature sensitivity

minimum detectable change of the brightness temperature (3.12) incident at the antenna-collecting aperture

Note 1 to entry: For the purpose of this document, the noise equivalent delta temperature (NEDT) values shall be defined as the standard deviation of the radiometer (3.33) output in K when the antenna is viewing a 300 K uniform and stable target. For microwave radiometer, this is also called radiometric resolution (3.34) .

Note 2 to entry: The formula relative to sensitivity is shown in D.2.

3.14

calibration

process of quantitatively defining a system’s response to known, controlled signal inputs

[SOURCE:ISO/TS 19101-2:2018, 3.2]

3.15

calibration equation

equation relating the primary measure and that of the radiometer (3.33) , for example the brightness temperature (3.12) , to subsidiary measurands, such as powers, and to calibration quantities, such as standard values

3.16

co-polarization

fraction of total power within the main beam (3.29) that is detected in the main polarization (3.31)

3.17

cosmic microwave background

CMB

isotropic radiation in the microwave region that is observed almost completely uniformly in all directions

Note 1 to entry: This radiation is understood to be the radiation emitted by the universe at an early period of its history.

Note 2 to entry: In order to use CMB for calibrating a microwave radiometer operating at microwave to sub-millimetre band, it should be converted into brightness temperature (3.12) , TB, according to the following formula:

mml_m9

where
his the Planck’s constant (6.626 07×10-34 J·s);
vis the frequency in Hz;
kis the Boltzmann’s constant (1.380 648 52×10-23 J/K);
Tcis the cosmic background temperature (2.736 ± 0.017 K);
eis the base of natural logarithm.

3.18

cross-calibration

process of relating the measurements of one instrument to another instrument which is usually well-calibrated, serving as a reference

Note 1 to entry: Cross-calibration of instruments operating during the same period requires careful collocation wherein instrument outputs are compared when the instruments are viewing the same Earth scenes, at the same times, from the same viewing angles.

3.19

cross-polarization

fraction of total power within the main beam that is detected in the orthogonal polarization

3.20

effective blackbody brightness temperature

physical temperature of a perfect absorber that would produce the same spectral brightness density or spectral radiance density as that under consideration

3.21

emissivity

ratio of the energy radiated by an emissive surface relative to that of an ideal blackbody source at the same temperature

3.22

end-to-end calibration

<of microwave radiometer> calibration of the entire radiometer (3.33) system as a unit, achieved by observing the values of output quantities (e.g. voltage, power) for known values of incident radiance at the antenna aperture

3.23

experimental standard deviation

for a series of n measurements of the same measurand, the quantity, s(qk ), characterizing the dispersion of the results and given by the formula

mml_m10

where
qkis the result of the kth measurement;
mml_m11is the arithmetic mean of the n results considered;
nis the number of the measurements.

Note 1 to entry: Considering the series of n values as a sample of a distribution, mml_m14 and is called the experimental standard deviation of the mean.

[SOURCE:ISO/IEC Guide 98-3:2008 B.2.17, modified — Notes 3 and 4 to entry have been removed.]

3.24

external calibration

calibration method that applies reference signals from targets that lie outside the radiometer (3.33)

Note 1 to entry: If these targets illuminate the antenna of the radiometer, an end-to-end calibration (3.22) is obtained.

3.25

half-power bandwidth

frequency range at which the power response is half the maximum value

3.26

incident angle

vertical angle between the line from the detected element to the sensor and the local surface normal (tangent plane normal)

[SOURCE:ISO/TS 19130-1:2018, 3.13]

3.27

instantaneous field of view

IFOV

instantaneous region seen by a single detector element, measured in angular space

[SOURCE:ISO/TS 19130-2:2014, 4.36, modified — Admitted term added.]

3.28

linearity

property of a mathematical relationship or function which means that it can be graphically represented as a straight line

Note 1 to entry: The formula relative to the linearity is shown in D.1.

3.29

main beam

main lobe

major part of the radiated field where maximum radiated energy exists (region around the direction of maximum radiation)

Note 1 to entry: The main beam is also defined as 2.5 times 3 dB beamwidth for mathematical computation of antenna main beam efficiency.

Note 2 to entry: The width of main beam (which is commonly called"null to null beamwidth") is defined as the angular span between the first pattern nulls (the magnitude of the radiation pattern decreases to zero, negative infinity dB) adjacent to the main lobes.

3.30

perfect blackbody

perfect absorber (and therefore the best possible emitter) of thermal electromagnetic radiation, whose spectral radiance density (or spectral brightness density, Lf) is given by the Planck formula

mml_m15

where
vis the frequency in Hz;
his Planck’s constant (6.626 07×10-34 J·s);
kis Boltzmann’s constant (1.380 648 52×10-23 J/K);
Tis physical temperature of the blackbody in K;
cis velocity of light (2.997 925×108 m/s).
eis the base of natural logarithm.

3.31

polarization

restricting radiation, especially light, vibrations to a single plane

Note 1 to entry: In microwave radiometry, the direction of the polarization is defined by the direction of the electric field (E, in most cases) or magnetic field (H) in a propagating electromagnetic wave.

Note 2 to entry: A general, elliptically polarized electromagnetic plane wave propagating in the mml_m16 direction can have its electric field expressed in phasor form as:

mml_m17

where
mml_m19are unit vectors oriented perpendicular to mml_m21 ;
Ep and Eqare the complex amplitudes of the electric field in the mml_m23 directions, respectively;
wnis the wavenumber of the propagating wave, and mml_m24 .

Note 3 to entry: Vertical polarization and horizontal polarization are specific cases of elliptical polarization.

[SOURCE:ISO 19115-2:2019, 3.24, modified — Notes to entry added.]

3.32

radiance

Iv

point on a surface and in a given direction, the radiant intensity of an element of the surface, divided by the area of the orthogonal projection of this element on a plane perpendicular to the given direction

Note 1 to entry: In microwave radiometry, radiance can be expressed as the radiated power per unit solid angle per unit area normal to the direction defined by the solid angle Ω:

mml_m25

where
dPis the differential radiation power;
is the differential solid angle;
mml_m26in which mml_m27 is the angle between the direction defined by the solid angle and the normal to the area element da.

3.33

radiometer

very sensitive receiver, typically with an antenna input, used to measure radiated electromagnetic power

3.34

radiometric resolution

smallest change in input brightness temperature (3.12) or radiance (3.32) that can be detected in the system output

Note 1 to entry: This is often estimated by using the ideal equation for a total-power radiometer (3.33) , as shown in the following formula.

mml_m28

where
mml_m29is the radiometric resolution;
mml_m30is the radiometer system temperature;
Bis the bandwidth of the radiometer system;
mml_m31is the integral time.
Radiometric resolution can be also estimated from the variant of this equation that is appropriate for the particular radiometer (3.33) in question.

3.35

spatial resolution

length of the major and/or minor axes diameters of the 3 dB contour of the antenna pattern (3.4) projected onto the Earth’s surface

Note 1 to entry: The diameter of the two axes may differ.

Note 2 to entry: See also IFOV (3.27).

3.36

spectral response function

SRF

relative sensitivity of the sensor to monochromatic radiation of different wavelengths

Note 1 to entry: For microwave radiometer (3.33) , SRF refers to the receiver's band-pass, B(v), which can be determined by performing two measurements per frequency at different input power levels, as shown in the following formula:

mml_m32

where
mml_m33is the output voltage difference;
mml_m34is the input power difference;
vis the frequency in Hz.

3.37

spillover

condition where radiation from the feed antenna falls outside the edge of the dish and does not contribute to the main beam (3.29)

Note 1 to entry: Spillover factor is written as 1−ΛP and can be measured in the field ここで, ΛP is the ratio of antenna pattern (3.4) within the Earth to all space of 4π.

mml_m35

where
mml_m36is the co-polarization antenna pattern;
mml_m37is the cross-polarization antenna pattern;
is the differential solid angle;
Zis the Earth.

3.38

stability

ability of a measuring instrument or measuring system to maintain its metrological characteristics constant with time

3.39

Stokes parameters

set of four real quantities, which completely describe the polarization (3.31) state of monochromatic or quasi-monochromatic radiation

Note 1 to entry: The parameters are, collectively, known as the Stokes Real{ordered}, a 4 × 1 Real{ordered}.

Note 2 to entry: The Stokes parameters were introduced as a mathematically convenient alternative by Sir George Stokes.[14,17] These four parameters are related to the horizontally and vertically polarized components of electric field by:

mml_m38

where
Evis the vertically polarized component of electric field;
Ehis the horizontally polarized component of electric field.
The units of the Stokes parameters are W/m2. The first Stokes parameter (I) gives the total radiation power density, and the second Stokes parameter (Q) represents the power density difference between the two linearly polarized components. The third and fourth Stokes parameters (U and V) describe the correlation between these two components.
Note 3 to entry: For microwave remote sensing, modified Stokes parameters are often used. Under the Rayleigh-Jeans approximation, the modified Stokes parameters in brightness temperature (3.12) are given by the following formula:[19], [37]

mml_m39

>where Tv, Th, T3 and T4 are, respectively, the vertically and horizontally polarized and the third and fourth Stokes parameters, and B is the radiometer system bandwidth.

[SOURCE:ISO 12005:2003, 3.11, modified — Original notes to entry have been removed and replaced.]

3.40

traceability chain

sequence of measurement standards and calibrations (3.14) that is used to relate a measurement result to a reference

[SOURCE:ISO/IEC Guide 99:2007, 2.42, modified — Notes to entry have been removed.]

3.41

true value

value consistent with the definition of a given quantity

Note 1 to entry: This is a value that would be obtained by perfect measurement. However, this value is in principle and in practice unknowable.

[SOURCE:ISO 17123-1:2014, 3.1.3]

3.42

two-point calibration

adjustment of the relationship between the input signal and the output response of a radiometer (3.33) using two distinct input stimuli

Note 1 to entry: Assuming a linear receiver, all possible input signal levels can now be retrieved from the radiometer output responses.

Note 2 to entry: In the case of an external end-to-end calibration (3.22) , the input signal equals the antenna temperature (3.7) of the radiometer.

3.43

uncertainty

parameter, associated with the result of measurement, that characterizes the dispersion of values that could reasonably be attributed to the measurand

Note 1 to entry: When the quality of accuracy or precision of measured values, such as coordinates, is to be characterized quantitatively, the quality parameter is an estimate of the uncertainty of the measurement results. Because accuracy is a qualitative concept, one should not use it quantitatively, that is, associate numbers with it; numbers should be associated with measures of uncertainty instead.

[SOURCE:ISO 19116:2019, 3.28]

3.44

validation

process of assessing, by independent means, the quality of the data products derived from the system outputs

Note 1 to entry: In this document, the term validation is used in a limited sense and only relates to the validation of calibration data in order to control their change over time.

[SOURCE:ISO 19101-2:2018, 3.41, modified — Note 1 to entry added.]

3.45

viewing angle

angle between the line-of-sight and the line orthogonal to the surface of the display at the point where the line-of-sight intersects the image surface of the display

[SOURCE:ISO 9241-5:1998, 3.1]

3.46

vicarious calibration

post-launch calibration of sensors that make use of natural or artificial sites on the surface of the Earth

[SOURCE:ISO/TS 19159-1:2014, 4.41]

Bibliography

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[4]ISO 19115-1, Geographic information — Metadata — 1: Fundamentals
[5]ISO 19115-2:2019, Geographic information — Metadata — 2: Extensions for acquisition and processing
[6]ISO 19116:2019, Geographic information — Positioning services
[7]ISO 19130-1:2018, Geographic information — Imagery sensor models for geo-positioning — 1: Fundamentals
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